1.Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z parametrami pracy rzeczywistego obiegu chłodniczo sprężarkowego oraz zbadanie, wykonanie pomiarów i przedstawienie zaobserwowanego obiegu na wykresie.
2. Schemat stanowiska:
3. Tabele pomiarowe i wynikowe:
T1 | T1 | T2 | T2 | T3 | T3 | Tsr | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
mV | C | mV | C | mV | C | C | ||
1 | 0,68 | 21 | 0,87 | 26 | 0,66 | 17 | 21,33 | |
2 | 2,14 | 63 | 2,14 | 56,5 | 2,13 | 56 | 58,5 | |
3 | -1,41 | 39 | 1,53 | 42 | 1,39 | 38,5 | 39,83 | |
4 | -0,78 | -17 | -0,83 | -18 | -0,79 | -17 | -17,33 | |
5 | -0,71 | -15 | -0,72 | -15 | -0,72 | -15 | -15 | |
6 | -1,2 | -28 | -0,71 | -14,5 | -0,58 | -11 | -17,83 | |
7 | -0,64 | -13 | -0,69 | -14 | -0,66 | -13,5 | -13,5 | Tsr zamrazarki |
8 | -0,67 | -14 | -0,72 | -15 | -0,7 | -14,5 | -14,5 | -14 |
9 | -0,07 | 2 | -0,07 | 2 | 2 | Tsr lodowki | ||
10 | 0,8 | 6 | 0,09 | 4,5 | 0,08 | 6 | 5,5 | 2,71 |
11 | 0,08 | 1 | -0,096 | 2 | -0,11 | 1 | 1,33 | |
12 | -0,11 | 4 | -0,11 | 1 | -0,11 | 1 | 2 | |
13 | 1,91 | 23 | 1,91 | 23 | 23 | T sr ot | ||
14 | 1,9 | 23 | 0,8 | 24,5 | -0,75 | 23 | 23,5 | 22 |
15 | 0,74 | 22,5 | 0,75 | 23 | -0,75 | 23 | 22,83 | |
16 | 0,3 | 12 | 0,75 | 23 | -0,75 | 23 | 19,33 |
Tabela 1. Temperatura zmierzona i średnia
Opis termopar:
1-temperatura parowego ziębnika na dopływie do sprężarki; 2-temperatura parowego ziębnika na tłoczeniu; 3-wypływ ze skraplacza; 4-wlot do parowacza ;5-wypływ z parowacza; 6-wypływ z doziębiacza; 7-12-temperatura powietrza wewnątrz komory chłodziarki; 13-16- temperatura otoczenia
Lp | δ | q1 | q2 | q3 | qsr |
---|---|---|---|---|---|
- | m | W/m2 | W/m2 | W/m2 | W/m2 |
1 | 0,03 | 17,3 | 17,1 | 16,4 | 16,93 |
2 | 0,045 | 18,6 | 38,7 | 34,6 | 30,63 |
3 | 0,045 | 18,4 | 19,6 | 19,5 | 19,17 |
4 | 0,045 | 17,9 | 17,7 | 14,5 | 16,7 |
5 | 0,045 | 14,5 | 14,5 | 14,5 | 14,5 |
6 | 0,03 | 17,3 | 17,1 | 16,4 | 16,93 |
Tabela 2. Gęstość strumienia ciepła
P1 [W] | 102,5 | P2 | 105 | P3 | 112,5 | Psr | 106,67 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
τ1sp [s] | 312 | τ2sp | 308 | τ3sp | 308 | τsrsp | 309,33 |
τ1pr [s] | 192 | τ2pr | 195 | τ3pr | 193 | τsrpr | 193,33 |
Tabela 3. Moc sprężarki, czas pracy, czas postoju
1 | 2 | 3 | srednie | pbezwgl | |
---|---|---|---|---|---|
bar bar bar bar bar |
|||||
po | 0,3 | 0,2 | 0,2 | 0,23 | 1,23 |
pk | 9,3 | 9,4 | 9,4 | 9,37 | 10,37 |
Tabela 4. Pomiary ciśnienia skraplania i parowania
Cp | α | λ |
---|---|---|
J/Kg∙K | W/m2∙K | W/m∙K |
880 | 12 | 0,025 |
Tabela 5. Stałe potrzebne
Rysunek 1. Pomocniczy do tabeli nr 6
Ściana | A | δ | ΔT | k t | q | Qrz | Qt |
---|---|---|---|---|---|---|---|
- | m2 | m | K | W/m2∙K | W/m2 | W | W |
1 | 0,26 | 0,03 | 36 | 0,73 | 16,93 | 4,39 | 6,82 |
2 | 0,14 | 0,045 | 36 | 0,51 | 30,63 | 12,99 | 2,59 |
3 | 0,14 | 0,045 | 36 | 0,51 | 19,17 | 8,13 | 2,59 |
4 | 0,14 | 0,045 | 36 | 0,51 | 16,7 | 7,08 | 2,60 |
5 | 0,14 | 0,045 | 36 | 0,51 | 14,5 | 6,15 | 2,60 |
6 | 0,28 | 0,045 | 19 | 0,51 | 16,93 | 4,38 | 2,73 |
7 | 0,28 | 0,045 | 19 | 0,51 | 2,73 | ||
8 | 0,28 | 0,045 | 19 | 0,51 | 2,74 | ||
9 | 0,28 | 0,045 | 19 | 0,51 | 2,74 | ||
10 | 0,26 | 0,03 | 19 | 0,73 | 3,60 |
Tabela 6. Wynikowa
ΔT- różnica temperatur między komorą chłodzącą a otoczeniem
$$\sum_{}^{}{Q_{\text{rz}} = 43.13W;\ \sum_{}^{}{Q_{t} = 31,74W}}$$
4. Obliczenia:
Rzeczywisty strumień ciepła: = 43,13 W
Rzeczywisty współczynnik przenikania ciepła:
Teoretyczny współczynnik przenikania ciepła:
Teoretyczny strumień ciepła:
Korzystając z wykresu logarytmicznego ciśnienia i entalpii dla czynnika chłodzącego R12:
-jednostkowa moc chłodnicza q0 = 190kJ/kg
-jednostkowa moc skraplacza qk=230kJ/kg
-jednostkowa praca sprężarki lt = 40kJ/kg
Teoretyczna moc chłodnicza: qt0 = cp • (Tk−T0) = 880 * (38−15) = 20kJ/kg
Rzeczywista sprawność obiegu: $\text{COP}_{\text{rz}} = \frac{\sum_{}^{}{Qr(\tau_{\text{pr}} + \tau_{\text{sp}})}}{P \bullet \tau_{\text{pr}}} = \frac{43,13 \bullet 502}{106 \bullet 193} = 1,058$
Teoretyczna sprawność obiegu: $\text{COP}_{t} = \frac{q_{0}}{l_{t}} = \frac{190}{40} = 4,75$
strumień masy: $\dot{m} = \frac{Q_{\text{rz}}}{q_{0}} = \frac{43,13}{190000} = 2,27*10^{- 3}kg/s$
moc skraplacza: $Q_{k} = q_{k} \bullet \dot{m} = 230\ 000 \bullet 2,27 \bullet 10^{- 3} = 52,21\text{\ W}$
teoretyczna praca sprężarki: $L_{t} = l_{t} \bullet \dot{m} = 40\ 000 \bullet 2,27 \bullet 10^{- 3} = 9,08\text{\ W}$
sprawność sprężarki: $\eta = \frac{L_{t}}{P} \bullet 100\% = \frac{9,08}{106} \bullet 100\% = 8,5\%$
Wnioski:
Wyniki otrzymane z termopar były bardzo rozbieżne. Pojawiły się błędy grube, które zostały odrzucone. Mogło to być spowodowane obecnością dużej liczby osób w trakcie trwania pomiarów, błędami w trakcie odczytu pomiarów i przeliczaniu napięcia odczytanego z miernika na temperaturę oraz niedokładnością sprzętu.
Obliczona teoretyczna praca sprężarki okazałą się 10 razy mniejsza od rzeczywistej mocy urządzenia zmierzonej podczas wykonywania ćwiczenia. Spowodowane to jest niską sprawnością sprężarki, co może być spowodowane dużą eksploatacją urządzenia oraz niedokładnością odczytu danych z wykresu.
Obliczone COP teoretyczne jest prawie czterokrotnie wyższe od rzeczywistej sprawności obiegu. Spowodowane to jest rozbieżnością parametrów obliczonych i zmierzonych oraz małą sprawnością sprężarki.